具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例一

参照图1，本实施例提供一种热电联供控制系统。该热电联供控制系统包括第一机组、第二机组、第一有机工质低温蒸发器16、第二有机工质低温蒸发器17、有机工质中温蒸发器18、有机工质高温蒸发器19、有机工质预热器13、有机工质螺杆膨胀机4、有机工质冷凝器14、有机工质侧发电机7、有机工质侧减速装置6、有机工质侧冷却水散热塔21、蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15和蒸汽侧冷却水散热塔46。

其中，第一机组和第二机组均能够高背压运行。即第二机组热网凝汽器出口水温低于第一机组热网凝汽器出口水温。

第一机组包括第一机组高压缸(未示出)、第一机组中压缸1、第一机组低压缸2、第一机组热网凝汽器9、第一机组热井24、第一机组凝结水泵25和第一机组精处理装置27。

第一机组高压缸的蒸汽出口与第一机组中压缸1的蒸汽入口连接，第一机组中压缸1的蒸汽出口与第一机组低压缸2的蒸汽入口通过带有第一阀29的管路流量可调的连通。第一机组低压缸2的蒸汽出口与第一机组热网凝汽器9的蒸汽入口通过具有第十九阀51的管路可选择的连通。第一机组热网凝汽器9的凝结水出口与有机工质中温蒸发器18的凝结水入口通过管路连通。有机工质中温蒸发器18的凝结水出口与第一有机工质低温蒸发器16的凝结水入口通过带有第二阀45的管路可选择的连通。第一有机工质低温蒸发器16的凝结水出口与第一机组热井24的入口通过管路连通，第一机组热井24的出口通过第一机组凝结水泵25所在管路与第一机组精处理装置27的入口连通。

蒸汽作功设备包括蒸汽螺杆膨胀机5或者蒸汽背压机等能利用蒸汽作功的装置，在本实施例中以蒸汽螺杆膨胀机5为例。蒸汽作功设备还包括蒸汽侧减速装置48和蒸汽侧发电机49。

第一机组中压缸1的蒸汽出口还与蒸汽螺杆膨胀机5的蒸汽入口(也即蒸汽作功设备的蒸汽入口)通过带有第三阀30的管路流量可调的连通。由此，第一机组中压缸1的排汽可选择地进入第一机组低压缸2和/或蒸汽螺杆膨胀机5。蒸汽侧发电机49与蒸汽螺杆膨胀机5通过蒸汽侧减速装置48连接。

蒸汽螺杆膨胀机5的蒸汽出口(也即蒸汽作功设备的蒸汽出口)与排汽换热器15的蒸汽入口通过带有第四阀32的管路流量可调的连通。排汽换热器15的冷却水入口与蒸汽侧冷却水散热塔46的出口通过管路连通，排汽换热器15的冷却水出口与蒸汽侧冷却水散热塔46的入口通过管路连通，前述两个管路中的一个上设有蒸汽侧冷却水循环泵47(在本实施例中，蒸汽侧冷却水循环泵47设置在排汽换热器15的冷却水出口与蒸汽侧冷却水散热塔46的入口连通的管路上)，形成蒸汽侧的冷却水的循环。排汽换热器15的凝结水出口与第一机组热井24的入口通过管路连通。

蒸汽螺杆膨胀机5的蒸汽出口(即蒸汽作功设备的蒸汽出口)还与尖峰加热器10的蒸汽入口通过带有第五阀31的管路流量可调的连通。尖峰加热器10的凝结水出口与有机工质高温蒸发器19的凝结水入口通过管路连通。有机工质高温蒸发器19的凝结水出口与第一有机工质低温蒸发器16的凝结水入口通过带有第六阀44的管路可选择地连通。

第二机组包括第二机组高压缸(未示出)、第二机组中压缸(未示出)、第二机组低压缸3、第二机组热网凝汽器8、第二机组热井23、第二机组凝结水泵26和第二机组精处理装置28。第一机组低压缸2的背压能够高于第二机组低压缸3的背压进行运行。

第二机组高压缸的蒸汽出口与第二机组中压缸的蒸汽入口连接，第二机组中压缸的蒸汽出口与第二机组低压缸3的蒸汽入口通过管路连通。第二机组低压缸3的蒸汽出口与第二机组热网凝汽器8的蒸汽入口通过管路连通。第二机组热网凝汽器8的凝结水出口与第二有机工质低温蒸发器17的凝结水入口通过管路连通，第二有机工质低温蒸发器17的凝结水出口与第二机组热井23的入口通过管路连通。第二机组热井23的出口通过第二机组凝结水泵26所在的管路与第二机组精处理装置28的入口连通。

第一有机工质低温蒸发器16的有机工质入口和第二有机工质低温蒸发器17的有机工质入口均与有机工质预热器13的有机工质出口通过具有第七阀35的管路可选择的连通，同时，在第一有机工质低温蒸发器16与第七阀35之间还设有单独控制第一有机工质低温蒸发器16是否使用的第八阀50。当第七阀35和第八阀50同时开启时，有机工质预热器13的有机工质出口同时与第一有机工质低温蒸发器16的有机工质入口和第二有机工质低温蒸发器17的有机工质入口导通；当第七阀35开启且第八阀50关闭时，有机工质预热器13的有机工质出口与第一有机工质低温蒸发器16的有机工质入口断开而与第二有机工质低温蒸发器17的有机工质入口导通。第一有机工质低温蒸发器16的有机工质出口和第二有机工质低温蒸发器17的有机工质出口均与有机工质中温蒸发器18的有机工质入口通过具有第九阀37和第十阀39的管路可选择的连通。

此外，第一有机工质低温蒸发器16的有机工质出口和第二有机工质低温蒸发器17的有机工质出口还通过具有第十一阀34的管路与有机工质螺杆膨胀机4的有机工质入口可选择的连通。当然在本实施例中，该管路要经过有机工质螺杆膨胀机4的上游侧的管路上的第十二阀33来连通有机工质螺杆膨胀机4的有机工质入口。当第十一阀34开启，同时第九阀37关闭时，第一有机工质低温蒸发器16和第二有机工质低温蒸发器17排出的气态有机工质直接进入有机工质螺杆膨胀机4而不经过有机工质中温蒸发器18和有机工质高温蒸发器19。

有机工质中温蒸发器18的有机工质出口与有机工质高温蒸发器19的有机工质入口通过具有第十三阀41和第十四阀43的管路可选择地连通。同时，有机工质中温蒸发器18的有机工质出口与有机工质螺杆膨胀机4的有机工质入口通过具有第十五阀38的管路连通，有机工质高温蒸发器19的有机工质出口与有机工质螺杆膨胀机4的有机工质入口通过具有第十六阀42的管路连通。当然在本实施例中，上述管路要经过有机工质螺杆膨胀机4的上游侧的管路上的第十二阀33来连通有机工质螺杆膨胀机4的有机工质入口。由此，当第十五阀38断开，第十三阀41、第十四阀43和第十六阀42导通时，有机工质高温蒸发器19接入系统工作；当第十五阀38导通，第十三阀41、第十四阀43和第十六阀42断开时，有机工质高温蒸发器19未接入系统，不工作。

在本实施例中，第十五阀38所在管路的一端同时和第十六阀42所在管路、第十一阀34所在管路的一端连接，由此，第十二阀33的通断同样决定有机工质高温蒸发器、有机工质低温蒸发器、有机工质中温蒸发器能否与有机工质螺杆膨胀机4连通。有机工质螺杆膨胀机4与有机工质侧发电机7通过有机工质侧减速装置6连接，三者的连接通过轴完成。

此外，在第七阀35的上游和第九阀37的下游还连接有具有第十七阀36的管路，当第十七阀36导通时，第一有机工质低温蒸发器16和第二有机工质低温蒸发器17不接入系统。在第十阀39的上游和第十三阀41的下游还具有第十八阀40的管路，当第十八阀40导通时，有机工质中温蒸发器18不接入系统。一般而言，第十七阀36和第十八阀40不导通，但在特定情况下(比如系统出现事故等)，可通过第十七阀36和第十八阀40的导通使对应装置不接入系统。

有机工质螺杆膨胀机4的有机工质出口与有机工质冷凝器14的有机工质入口通过管路连通。有机工质冷凝器14的有机工质出口与有机工质预热器13的有机工质入口通过具有有机工质循环泵20的管路连通。有机工质冷凝器14的冷却水入口与有机工质侧冷却水散热塔21的出口通过管路连通，有机工质冷凝器14的冷却水出口与有机工质侧冷却水散热塔21的入口通过管理连通，前述两个管路中的一个上设置有机工质侧冷却水循环泵22(在本实施例中，有机工质侧冷却水循环泵22设置在有机工质冷凝器14的冷却水入口与有机工质侧冷却水散热塔21的出口之间的管路上)，使得有机工质侧的冷却水循环使用。

有机工质预热器13的热网循环回水入口与供热回路的一端连通，供热回路的另一端连接热用户11。有机工质预热器13的热网循环回水出口与第二机组热网凝汽器8的热网循环水入口通过具有热网水循环泵12的管路连通。当然，热网水循环泵12的位置可以改变，比如可以设置在第二机组热网凝汽器8的下游，也可以设在尖峰加热器10的下游。

第二机组热网凝汽器8的热网循环水出口与第一机组热网凝汽器9的热网循环水入口通过管路连通，第一机组热网凝汽器9的热网循环水出口与尖峰加热器10的热网循环水入口通过管路连通，尖峰加热器10的热网循环水出口与供热管路的一端连通，供热管路的另一端与热用户11连通。由此，第一机组热网凝汽器9的热网循环水出口与供热管路也形成连通关系。当然，本发明不局限于此，也可以在尖峰加热器10旁侧设置旁路，在不使用尖峰加热器10进行加热时，引导第一机组热网凝汽器9的热网循环水出口经过该旁路和供热管路与热用户11连通。

如下描述本实施例的热电联供系统的热电联供控制方法，首先，第一机组和第二机组均高背压运行，第一机组低压缸的背压高于第二机组低压缸的背压。

低压缸采用原低压缸转子，中压缸排汽直接进入低压缸作功，低压缸排汽参数恢复到正常水平，即汽轮机恢复原纯凝方式运行(非高背压方式运行)。

低压缸转子更换为新设计的高背压低压缸转子，实现高背压运行，根据发电负荷和供热负荷的不同调度要求，调节进入蒸汽螺杆膨胀机的蒸汽流量，采取不同的供热模式，满足热用户对供暖需求，从而提高机组的经济性。

本实施例的热电联供控制方法包括始末供热阶段和常规供热阶段，其中，常规供热阶段的供热需求高于始末供热阶段的供热需求。常规供热阶段还包括第一供热模式和第二供热模式。始末供热阶段应用于供热需求很小的时期，一般在11月和3月使用，第一供热模式在12月使用，第二供热模式在1月至2月使用。具体的始末供热阶段和两个供热模式的使用时间根据实际气温而定，每年可能略有不同。

始末供热阶段的特点为，仅第二机组投入高背压运行的工作方式，第一机组仍纯凝方式运行，蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15、有机工质中温蒸发器18、蒸汽侧冷却水散热塔46和有机工质高温蒸发器19不参加工作。具体地：

参照图2，第七阀35、第十一阀34、第十二阀33、第一阀29打开，其余阀关闭。

从热用户11出来的热网循环回水以及液态有机工质进入有机工质预热器13，热网循环回水与液态有机工质换热，形成降温后的热网循环回水和加热后的液态有机工质。

降温后的热网循环回水经过第二机组热网凝汽器8，第二机组低压缸排汽进入第二机组热网凝汽器8。由此，降温后的热网循环回水与第二机组低压缸排汽换热，被加热后的热网循环水经过第一机组热网凝汽器9(仅经过而无加热作用)和尖峰加热器10(仅经过而无加热作用)进入供热管路，输送至热用户11供热。然后热网循环回水从热用户11出来进入供热回路，回到有机工质预热器13再次与液态有机工质换热。如此，热网循环水形成循环。

第一机组中压缸排汽经过具有第一阀29的管路进入第一机组低压缸2，第一机组低压缸排汽进入大机凝汽器(图中未示出)。

第二机组低压缸排汽冷凝成第二机组凝结水从第二机组热网凝汽器8排出至第二有机工质低温蒸发器17。

上述加热后的液态有机工质经过具有第七阀35的管路进入第二有机工质低温蒸发器17与第二机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第二机组气态有机工质，同时第二机组凝结水被降温。综上，上述加热后的液态有机工质吸收了第二机组凝结水的热量而形成气态有机工质。

上述第二机组气态有机工质经过具有第十一阀34和第十二阀33的管路进入有机工质螺杆膨胀机4作功，经有机工质侧减速装置6拖动发电机7发电。有机工质螺杆膨胀机4的排汽和冷却水进入有机工质冷凝器14中，有机工质螺杆膨胀机4的排汽与冷却水换热，形成用于与上述热网循环回水换热的液态有机工质，经过具有有机工质循环泵20的管路进入有机工质预热器13，被加热的冷却水进入有机工质侧冷却水散热塔21散热后循环使用。由此，第二机组气态有机工质直接用于作功发电。

如此，形成了有机工质朗肯循环。

此外，第二机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的冷却的第二机组凝结水经第二机组精处理装置28处理，净化水质。

第一供热模式的特点为，参照图3，第一机组和第二机组都投入高背压运行的工作方式，并且第一机组中压缸排汽经过具有第一阀29的管路全部进入第一机组低压缸2中，进而蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15、蒸汽侧冷却水散热塔46和有机工质高温蒸发器19不参加工作。具体地：

第一阀29、第二阀45、第七阀35、第八阀50、第九阀37、第十阀39、第十二阀33、第十五阀38、第十九阀51打开，其余阀门关闭。

从热用户11出来的热网循环回水以及液态有机工质进入有机工质预热器13，热网循环回水与液态有机工质换热，形成降温后的热网循环回水和加热后的液态有机工质。

降温后的热网循环回水依次经过第二机组热网凝汽器8和第一机组热网凝汽器9，第二机组低压缸排汽进入第二机组热网凝汽器8，第一机组低压缸排汽进入第一机组热网凝汽器9。由此，降温后的热网循环回水依次与第二机组低压缸排汽和第一机组低压缸排汽换热，被两级加热后的热网循环水经过尖峰加热器10(仅经过而无加热作用)进入供热管路，输送至热用户11供热。然后热网循环回水从热用户11出来进入供热回路，回到有机工质预热器13再次与液态有机工质换热。如此，热网循环水形成循环。

第二机组低压缸排汽冷凝成第二机组凝结水从第二机组热网凝汽器8排出至第二有机工质低温蒸发器17，第一机组低压缸排汽冷凝成第一机组凝结水从第一机组热网凝汽器9排出至有机工质中温蒸发器18，再从有机工质中温蒸发器18经过具有第二阀45的管路进入第一有机工质低温蒸发器16。

上述加热后的液态有机工质分成分成两部分。一部分加热后的液态有机工质经过具有第七阀35的管路进入第二有机工质低温蒸发器17与第二机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第二机组气态有机工质，同时第二机组凝结水被降温。另一部分加热后的液态有机工质经过具有第七阀35和第八阀50的管路进入第一有机工质低温蒸发器16与冷却后的第一机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第一机组气态有机工质，同时冷却后的第一机组凝结水被再次降温。其中，“冷却后的第一机组凝结水”的来源为：第一机组气态有机工质和第二机组气态有机工质经过具有第九阀37和第十阀39的管路进入有机工质中温蒸发器18，在有机工质中温蒸发器18中与第一机组热网凝汽器9出来的第一机组凝结水换热，第一机组凝结水被降温形成“冷却后的第一机组凝结水”，该“冷却后的第一机组凝结水”经过具有第二阀45的管路送至第一有机工质低温蒸发器16。第一机组气态有机工质和第二机组气态有机工质被加热，形成加热的气态有机工质。综上，上述加热后的液态有机工质吸收了第二机组凝结水和第一机组凝结水的热量而形成气态有机工质，其中通过有机工质中温蒸发器和第一有机工质低温蒸发器的分级加热，有效利用热量，提高了气态有机工质的温度。其中，“第一机组气态工质”和“第二机组气态工质”仅是根据其流路而区分的命名，二者工质完全相同，都是从同种液态工质变成的。

上述加热的气态有机工质经具有第十五阀38和第十二阀33的管路进入有机工质螺杆膨胀机4作功，经有机工质侧减速装置6拖动有机工质侧发电机7发电。有机工质螺杆膨胀机4的排汽和冷却水进入有机工质冷凝器14中，有机工质螺杆膨胀机4的排汽与冷却水换热，形成用于与上述热网循环回水换热的液态有机工质，经过具有有机工质循环泵20的管路进入有机工质预热器13。被加热的冷却水进入有机工质侧冷却水散热塔21散热后循环使用。由此，第一机组气态有机工质和第二机组气态有机工质与第一机组凝结水换热后形成的加热的气态有机工质直接用于作功发电。

如此，形成了有机工质朗肯循环。

此外，冷却后的第一机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的二级冷却的第一机组凝结水经第一机组精处理装置27处理，净化水质。同时，第二机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的冷却的第二机组凝结水经第二机组精处理装置28处理，净化水质。

第二供热模式的特点为，参见图4，第一机组中压缸排汽一部分经过具有第一阀29的管路进入第一机组低压缸2，另一部分经过具有第三阀30的管路进入蒸汽作功设备作功发电，进而蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15、蒸汽侧冷却水散热塔46和有机工质高温蒸发器19参加工作。具体地：

第一阀29、第二阀45、第三阀30、第四阀32、第五阀31、第六阀44、第七阀35、第八阀50、第九阀37、第十阀39、第十二阀33、第十三阀41、第十四阀43、第十六阀42、第十九阀51打开，其余阀门关闭。

从热用户11出来的热网循环回水以及液态有机工质进入有机工质预热器13，热网循环回水与液态有机工质换热，形成降温后的热网循环回水和加热后的液态有机工质。

降温后的热网循环回水依次经过第二机组热网凝汽器8、第一机组热网凝汽器9和尖峰加热器10，第二机组低压缸排汽进入第二机组热网凝汽器8，第一机组低压缸排汽进入第一机组热网凝汽器9，蒸汽螺杆膨胀机5接收第一机组中压缸排汽进行作功，从而拖动蒸汽侧减速装置48和蒸汽侧发电机49发电，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽(也即蒸汽作功设备排汽)一部分经过具有第五阀31的管路进入尖峰加热器10，一部分经过具有第四阀32的管路进入排汽换热器15。由此，降温后的热网循环回水依次与第二机组低压缸排汽、第一机组低压缸排汽和蒸汽螺杆膨胀机的排汽换热，被三级加热后进入供热管路，输送至热用户11供热。然后热网循环回水从热用户11出来进入供热回路，回到有机工质预热器13再次与液态有机工质换热。如此，热网循环水形成循环。

第二机组低压缸排汽冷凝成第二机组凝结水从第二机组热网凝汽器8排出至第二有机工质低温蒸发器17，第一机组低压缸排汽冷凝成第一机组凝结水从第一机组热网凝汽器9排出至有机工质中温蒸发器18。蒸汽螺杆膨胀机5的排汽在尖峰加热器10中冷凝后的凝结水从尖峰加热器10排出至有机工质高温蒸发器19。

上述加热后的液态有机工质分成两部分。一部分加热后的液态有机工质经过具有第七阀35的管路进入第二有机工质低温蒸发器17与第二机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第二机组气态有机工质，同时第二机组凝结水被降温。另一部分加热后的液态有机工质经过具有第八阀50和第七阀35的管路进入第一有机工质低温蒸发器16与冷却后的第一机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第一机组气态有机工质，同时冷却后的第一机组凝结水被再次降温。其中，“冷却后的第一机组凝结水”的来源为：第一机组气态有机工质和第二机组气态有机工质经过具有第九阀37和第十阀39的管路进入有机工质中温蒸发器18，在有机工质中温蒸发器18中与第一机组凝结水换热，第一机组凝结水被降温形成“冷却后的第一机组凝结水”，该“冷却后的第一机组凝结水”经过具有第二阀45的管路送至第一有机工质低温蒸发器16。第一机组气态有机工质和第二机组气态有机工质在有机工质中温蒸发器18中被加热，形成加热的气态有机工质。综上，上述加热后的液态有机工质吸收了第二机组凝结水和第一机组凝结水的热量而形成气态有机工质，其中通过有机工质中温蒸发器和第一有机工质低温蒸发器的分级加热，有效利用热量，提高了气态有机工质的温度。

上述加热的气态有机工质经过具有第十三阀41和第十四阀43的管路进入有机工质高温蒸发器19，蒸汽螺杆膨胀机5的排汽冷凝后的凝结水和上述加热的气态有机工质换热，形成二级加热的气态有机工质和冷却的凝结水，二级加热的气态有机工质经过具有第十六阀42和第十二阀33的管路进入有机工质螺杆膨胀机4作功，经有机工质侧减速装置6拖动有机工质侧发电机7发电。有机工质螺杆膨胀机4的排汽和冷却水进入有机工质冷凝器14中，有机工质螺杆膨胀机4的排汽与冷却水换热，形成用于与上述热网循环回水换热的液态有机工质，经过具有有机工质循环泵20的管路送至有机工质预热器13。被加热的冷却水进入有机工质侧冷却水散热塔21散热后循环使用。如此，形成了有机工质朗肯循环。

此外，与二级加热的气态有机工质同时形成的冷却的凝结水经过具有第六阀44的管路进入第一有机工质低温蒸发器16，也用于与其中加热后的液态有机工质换热，参与形成“冷却后的第一机组凝结水”。

另外，冷却后的第一机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的二级冷却的第一机组凝结水经第一机组精处理装置27处理，净化水质。同时，第二机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的冷却的第二机组凝结水经第二机组精处理装置28处理，净化水质。

此外，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽和冷却水进入排汽换热器15换热，形成凝结水进入第一机组热井24，被加热的冷却水进入蒸汽侧冷却水散热塔46散热后循环使用。当然，在本发明的其他实施例中，可以关闭第四阀32而让蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽全部进入尖峰加热器10。即，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽可部分地或全部的用于与热网循环水换热。

综上，本实施例所提供的热电联供控制方法及热电联供系统，具有以下优点：

1、综合上述供暖非严寒期和严寒期不同的供暖模式，本实施例的热电联供控制方法和热电联供系统满足了在承担供热面积有限及热网循环回水温度较高条件下的高背压供热改造需求，能够将原本不适用于高背压供热改造的电厂进行高背压供热改造，拓宽了高背压供热改造的适应范围，减少了冷源损失，提高了机组经济性。特别是由液态有机工质与热网循环回水的换热、被加热的液态有机工质与机组凝结水的换热、气态有机工质在螺杆膨胀机作功、螺杆膨胀机拖动发电机的发电、气态有机工质作功后与冷却水的换热形成有机朗肯循环的设计，利用了热网循环水较高的温度，真正降低了热网循环回水温度，满足了第一机组和第二机组高背压运行，为机组实现高背压供热改造提高了先决条件。同时，有足够的冷却量带走高背压机组低压缸排汽汽化潜热，利用了低压缸乏汽余热，从而满足机组高背压运行条件，克服了传统意义的高背压供热技术对供热面积和热网循环回水温度的苛刻要求，拓宽了高背压供热技术的应用范围，提高了高背压供热技术的适应性。

2、在供热严寒期，低压缸排汽不能满足热用户需求时，通过增设蒸汽作功设备，利用蒸汽螺杆膨胀机的排汽作为尖峰加热的蒸汽，蒸汽螺杆膨胀机的排汽参数与供热温度相匹配，满足热用户的需求。原本由于节流损失的能量转化成了蒸汽螺杆膨胀机的动能，由蒸汽螺杆膨胀机拖动发电机进行发电，动能转化成了电能，避免了高品位能的损失，做到了能源的梯级利用，冷源损失减少到零，增加了发电功率，提高了机组的经济性。

3、将第二机组热网凝汽器高背压初步加热，第一机组热网凝汽器高背压再次加热和蒸汽螺杆膨胀机排汽尖峰加热相结合，改进能源的合理分级利用，解决了热网循环回水温度过高难以采用高背压供热技术的难点。

4、有机工质螺杆膨胀机系统的设计，有机工质螺杆膨胀机排出的气态有机工质在有机工质冷凝器中被冷却水冷凝成低温的液态有机工质，低温的液态有机工质进入有机工质预热器中，可以将热网循环回水温度降低，从而满足第二机组高背压运行。

5、第一有机工质低温蒸发器和第二有机工质低温蒸发器主要用于降低凝结水的温度，从而满足机组精处理装置的运行条件。有机工质中温蒸发器和有机工质高温蒸发器主要用于进一步加热来自于有机工质低温蒸发器的有机工质，从而初步降低来自于第一机组的凝结水和尖峰加热器凝结水温度。有机工质低温蒸发器、有机工质中温蒸发器和有机工质高温蒸发器的设计，既可以提高进入有机工质螺杆膨胀机气态有机工质的参数，使得有机工质螺杆膨胀机的热效率得到提升，又可以降低进入第一机组热井和第二机组热井的凝结水温度，从而满足了精处理装置对凝结水温度的要求，可谓一举两得。

如下提供一个案例：

某电厂2×350MW等级火电机组，在采用上述技术改造前，热网循环回水温度为65℃，由于回水温度较高无法采用高背压供热技术改造，因此采用中排抽汽直接加热热网循环回水对外供热，设计供热负荷为618MW，供热指标43W/m²折算，供热面积为1437万m²。

改造前，额定工况下：在供暖初末期，电厂发电负荷为598.57MW，电厂总供热负荷为372.11MW，其中抽汽供热负荷为372.11MW，乏汽供热负荷为0MW，电厂的发电热耗率为6705.31kJ/kWh，电厂的发电煤耗率251.59g/kWh。

改造前，额定工况下：在供暖非初末期，电厂发电负荷为533.52MW，机组总供热负荷为618MW，其中抽汽供热负荷为618MW，乏汽供热负荷为0MW，电厂的发电热耗率为5863.65kJ/kWh，电厂的发电煤耗率220.01g/kWh。

经过上述技术改造后，配30MW蒸汽螺杆膨胀机发电系统，配30MW有机工质螺杆膨胀机发电系统，当热网回水温度为65℃，额定工况下：

在供暖非严寒期，只需通过第二机组和第一机组的低压缸排汽(高背压)对外供暖即可，第一机组中压缸一部分排汽用于蒸汽螺杆膨胀机发电。由于热网循环回水温度较高，因此热网循环回水首先经过工质有机预热器被冷却到45℃，电厂机组发电负荷为593.96MW，电厂总供热负荷为618MW，其中抽汽供热负荷为0MW，乏汽供热负荷为618MW，被热用户利用的热负荷为372MW，电厂的发电热耗率为5299.56kJ/kWh，电厂的发电煤耗率198.84g/kWh。此工况下，蒸汽螺杆膨胀机发电负荷为25.7MW，有机工质螺杆膨胀机发电负荷为17.56MW，电厂总发电负荷为637.22MW。

在供热严寒期，通过第二机组、第一机组低压缸排汽(高背压)和蒸汽螺杆膨胀机排汽对外供热，从而满足热用户的需要。由于热网循环回水温度较高，因此热网循环回水首先经过工质有机预热器被冷却到45℃，电厂机组发电负荷为593.96MW，电厂总供热负荷为841MW，其中抽汽供热负荷为223MW，乏汽供热负荷为618MW，被热用户利用的热负荷为618MW，电厂的发电热耗率为3943.04kJ/kWh，电厂的发电煤耗率147.95g/kWh。此工况下，蒸汽螺杆膨胀机发电负荷为25.7MW，有机工质螺杆膨胀机发电负荷为26.76MW，电厂总发电负荷为646.42MW。

综合上述案例可知，经过上述改造后，当回水温度为65℃时，在供热非严寒期，只需通过第二机组和第一机组低压缸排汽(高背压)对外供暖即可满足热用户的要求，在供热面积不变的条件下，电厂总发电负荷增加了38.65MW，电厂的发电煤耗率降低了52.74g/kWh。

综合上述案例可知，经过该发明技术改造后，当回水温度为65℃时，在供热严寒期，通过第二机组和第一机组低压缸排汽(高背压)和蒸汽螺杆膨胀机排汽对外供热，从而满足热用户的要求，在供热面积不变的条件下，总发电负荷增加了112.9MW，电厂的发电煤耗率降低了72.06g/kWh。

综合上述案例可知，无论供热非严寒期还是严寒期，经过上述改造后，电厂的发电煤耗率均大幅度降低，电厂总发电负荷增长较多，节能、经济效果显著，该项技术前景宽阔。

实施例二

实施例一中利用有机工质中温蒸发器和第一有机工质低温蒸发器进行分级换热，有利于热量的回收。但本发明不局限于此，参照图5，在本实施例中，不包括有机工质中温蒸发器18，即相比于实施例一，去掉有机工质中温蒸发器18，去掉第十五阀38所在管路，去掉第十三阀41所在管路，去掉第十阀39所在管路，将第十七阀36和第十四阀43直接用管路连通而不再设置第十八阀40，第一机组热网凝汽器9的凝结水出口直接通过管路与第二阀45连通。

由此，本实施例中，第一机组热网凝汽器9的凝结水出口与第一有机工质低温蒸发器16的凝结水入口连通，第一有机工质低温蒸发器16和第二有机工质低温蒸发器17的有机工质出口均与有机工质螺杆膨胀机4的有机工质入口可选择地连通。有机工质高温蒸发器19的有机工质入口与第一有机工质低温蒸发器16和第二有机工质低温蒸发器17的有机工质出口可选择的连通。有机工质高温蒸发器19的有机工质出口与有机螺杆膨胀机4的有机工质入口可选择地连通。

始末供热阶段的特点为，仅第二机组投入高背压运行的工作方式，第一机组仍为纯凝运行，蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15、蒸汽侧冷却水散热塔46和有机工质高温蒸发器19不参加工作。参见图6，该阶段的方法的具体描述与图2对应的具体描述一致，不再赘述。

第一供热模式的特点为，参照图7，第一机组和第二机组都投入高背压运行的工作方式，并且第一机组中压缸排汽经过具有第一阀29的管路全部进入第一机组低压缸2中，进而蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15、蒸汽侧冷却水散热塔46和有机工质高温蒸发器19不参加工作。具体地：

第一阀29、第二阀45、第七阀35、第八阀50、第十一阀34、第十二阀33、第十九阀51打开，其余阀门关闭。

从热用户11出来的热网循环回水以及液态有机工质进入有机工质预热器13，热网循环回水与液态有机工质换热，形成降温后的热网循环回水和加热后的液态有机工质。

降温后的热网循环回水依次经过第二机组热网凝汽器8和第一机组热网凝汽器9，第二机组低压缸排汽进入第二机组热网凝汽器8，第一机组低压缸排汽进入第一机组热网凝汽器9。由此，降温后的热网循环回水依次与第二机组低压缸排汽和第一机组低压缸排汽换热，被两级加热后经过尖峰加热器10(仅经过而无加热作用)进入供热管路，输送至热用户11供热。然后热网循环回水从热用户11出来进入供热回路，回到有机工质预热器13再次与液态有机工质换热。如此，热网循环水形成循环。

第二机组低压缸排汽冷凝成第二机组凝结水从第二机组热网凝汽器8排出至第二有机工质低温蒸发器17，第一机组低压缸排汽冷凝成第一机组凝结水从第一机组热网凝汽器9排出，经过具有第二阀45的管路送至第一有机工质低温蒸发器16。

上述加热后的液态有机工质分成两部分。一部分加热后的液态有机工质经过具有第七阀35的管路进入第二有机工质低温蒸发器17与第二机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第二机组气态有机工质，同时第二机组凝结水被降温。另一部分加热后的液态有机工质经过具有第七阀35和第八阀50的管路进入第一有机工质低温蒸发器16与第一机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第一机组气态有机工质，同时第一机组凝结水被降温。综上，上述加热后的液态有机工质吸收了第二机组凝结水和第一机组凝结水的热量而形成气态有机工质。其中，“第一机组气态工质”和“第二机组气态工质”仅是根据其流路而区分的命名，二者工质完全相同，都是从同种液态工质变成的。

上述第一机组气态有机工质和第二机组气态有机工质经过具有第十一阀34和第十二阀33的管路混合进入有机工质螺杆膨胀机4作功，经有机工质侧减速装置6拖动有机工质侧发电机7发电。有机工质螺杆膨胀机4的排汽和冷却水进入有机工质冷凝器14中，有机工质螺杆膨胀机4的排汽与冷却水换热，形成用于与上述热网循环回水换热的液态有机工质，经过具有有机工质循环泵20的管路送至有机工质预热器13。被加热的冷却水进入有机工质侧冷却水散热塔21散热后循环使用。由此，第一机组气态有机工质和第二机组气态有机工质与第一机组凝结水和第二机组凝结水换热后形成的加热的气态有机工质直接用于作功发电。

如此，形成了有机工质朗肯循环。

此外，第一机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的冷却的第一机组凝结水经第一机组精处理装置27处理，净化水质。同时，第二机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的冷却的第二机组凝结水经第二机组精处理装置28处理，净化水质。

第二供热模式的特点为，参见图8，第一机组中压缸排汽一部分经过具有第一阀29的管路进入第一机组低压缸2，另一部分经过具有第三阀30的管路进入蒸汽作功设备作功发电，进而蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15、蒸汽侧冷却水散热塔46和有机工质高温蒸发器19参加工作。具体地：

第一阀29、第二阀45、第三阀30、第四阀32、第五阀31、第六阀44、第七阀35、第八阀50、第九阀37、第十二阀33、第十四阀43、第十六阀42、第十九阀51打开，其余阀门关闭。

从热用户11出来的热网循环回水以及液态有机工质进入有机工质预热器13，热网循环回水与液态有机工质换热，形成降温后的热网循环回水和加热后的液态有机工质。

降温后的热网循环回水依次经过第二机组热网凝汽器8、第一机组热网凝汽器9和尖峰加热器10，第二机组低压缸排汽进入第二机组热网凝汽器8，第一机组低压缸排汽进入第一机组热网凝汽器9，蒸汽螺杆膨胀机5接收第一机组中压缸排汽进行作功，从而拖动蒸汽侧减速装置48和蒸汽侧发电机49发电，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽(也即蒸汽作功设备排汽)一部分经过具有第五阀31的管路进入尖峰加热器10，另一部分经过具有第四阀32的管路进入排汽换热器15。由此，降温后的热网循环回水依次与第二机组低压缸排汽、第一机组低压缸排汽和蒸汽螺杆膨胀机的排汽换热，被三级加热后进入供热管路，输送至热用户11供热。然后热网循环回水从热用户11出来进入供热回路，回到有机工质预热器13再次与液态有机工质换热。如此，热网循环水形成循环。

第二机组低压缸排汽冷凝成第二机组凝结水从第二机组热网凝汽器8排出至第二有机工质低温蒸发器17，第一机组低压缸排汽冷凝成第一机组凝结水从第一机组热网凝汽器9排出，经过具有第二阀45的管路送至第一有机工质低温蒸发器16。蒸汽螺杆膨胀机5的排汽在尖峰加热器10中冷凝后的凝结水从尖峰加热器10排出至有机工质高温蒸发器19。

上述加热后的液态有机工质分成两部分。一部分加热后的液态有机工质经过具有第七阀35的管路进入第二有机工质低温蒸发器17与第二机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第二机组气态有机工质，同时第二机组凝结水被降温。另一部分加热后的液态有机工质经过具有第八阀50和第七阀35的管路进入第一有机工质低温蒸发器16与第一机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第一机组气态有机工质，同时第一机组凝结水被降温。综上，上述加热后的液态有机工质吸收了第二机组凝结水和第一机组凝结水的热量而形成气态有机工质。

上述第一机组气态有机工质和第二机组气态有机工质经过具有第九阀37和第十四阀43的管路混合进入有机工质高温蒸发器19，蒸汽螺杆膨胀机5的排汽在尖峰加热器10中冷凝后的凝结水和有机工质高温蒸发器19中的气态有机工质换热，形成加热的气态有机工质和冷却的凝结水，加热的气态有机工质经过具有第十六阀42和第十二阀33的管路进入有机工质螺杆膨胀机4作功，经有机工质侧减速装置6拖动有机工质侧发电机7发电。有机工质螺杆膨胀机4的排汽和冷却水进入有机工质冷凝器14中，有机工质螺杆膨胀机4的排汽与冷却水换热，形成用于与上述热网循环回水换热的液态有机工质，被加热的冷却水进入有机工质侧冷却水散热塔21散热后循环使用。如此，形成了有机工质朗肯循环。

此外，与加热的气态有机工质同时形成的冷却的凝结水经过具有第六阀44的管路进入第一有机工质低温蒸发器16，也用于与其中加热后的液态有机工质换热，从第一有机工质低温蒸发器16排出的凝结水统称为“冷却的第一机组凝结水”。

另外，冷却的第一机组凝结水经第一机组精处理装置27处理，净化水质。同时，第二机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的冷却的第二机组凝结水经第二机组精处理装置28处理，净化水质。

此外，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽和冷却水进入排汽换热器15换热，形成凝结水进入第一机组热井24，被加热的冷却水进入蒸汽侧冷却水散热塔46散热后循环使用。当然，在本发明的其他实施例中，可以关闭第四阀32而让蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽全部进入尖峰加热器10。即，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽可部分地或全部的用于与热网循环水换热。

本实施例相比于实施例一，除去除了有机工质中温蒸发器18的多级换热的效果外，实施例一所具有的其他有益效果，本实施例均具备。

实施例三

参照图9，在本实施例中，不包括有机工质中温蒸发器18和有机工质高温蒸发器19，即相比于实施例一，去掉有机工质中温蒸发器18和有机工质高温蒸发器19，去掉第十五阀38所在管路，去掉第九阀37所在管路，去掉第十三阀41所在管路，去掉第十阀39所在管路，去掉第十七阀36、第十八阀40和第十四阀43所在的管路，去掉第十六阀42所在的管路，第一机组热网凝汽器9的凝结水出口直接通过管路与第二阀45连通，尖峰加热器10的凝结水出口通过管路直接与第六阀44连通。

由此，本实施例中，第一机组热网凝汽器9的凝结水出口与第一有机工质低温蒸发器16的凝结水入口连通，第一有机工质低温蒸发器16和第二有机工质低温蒸发器17的有机工质出口均与有机工质螺杆膨胀机4的有机工质入口可选择地连通。尖峰加热器10的凝结水出口与第一有机工质低温蒸发器16的凝结水入口可选择地连通。

始末供热阶段的特点为，仅第二机组投入高背压运行的工作方式，第一机组仍为纯凝运行，蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15和蒸汽侧冷却水散热塔46不参加工作。参见图10，该阶段的方法的具体描述与图2对应的具体描述一致，不再赘述。

第一供热模式的特点为，参照图11，第一机组和第二机组都投入高背压的运行工作，并且第一机组中压缸排汽经过具有第一阀29的管路全部进入第一机组低压缸2中，进而蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15和蒸汽侧冷却水散热塔46不参加工作。具体地，第一阀29、第二阀45、第七阀35、第八阀50、第十一阀34、第十二阀33、第十九阀51打开，其余阀门关闭。参见图11，该模式的方法的具体描述与图7对应的具体描述一致，不再赘述。

第二供热模式的特点为，参见图12，第一机组中压缸排汽一部分经过具有第一阀29的管路进入第一机组低压缸2，另一部分经过具有第三阀30的管路进入蒸汽作功设备作功发电，进而蒸汽作功设备、尖峰加热器10、排汽换热器15和蒸汽侧冷却水散热塔46参加工作。具体地：

第一阀29、第二阀45、第三阀30、第四阀32、第五阀31、第六阀44、第七阀35、第八阀50、第十二阀33、第十一阀34、第十九阀51打开。

从热用户11出来的热网循环回水以及液态有机工质进入有机工质预热器13，热网循环回水与液态有机工质换热，形成降温后的热网循环回水和加热后的液态有机工质。

降温后的热网循环回水依次经过第二机组热网凝汽器8、第一机组热网凝汽器9和尖峰加热器10，第二机组低压缸排汽进入第二机组热网凝汽器8，第一机组低压缸排汽进入第一机组热网凝汽器9，蒸汽螺杆膨胀机5接收第一机组中压缸排汽进行作功，从而拖动蒸汽侧减速装置48和蒸汽侧发电机49发电，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽(也即蒸汽作功设备排汽)一部分经过具有第五阀31的管路进入尖峰加热器10，另一部分经过具有第四阀32的管路进入排汽换热器15。由此，降温后的热网循环回水依次与第二机组低压缸排汽、第一机组低压缸排汽和蒸汽螺杆膨胀机的排汽换热，被三级加热后进入供热管路，输送至热用户11供热。然后热网循环回水从热用户11出来进入供热回路，回到有机工质预热器13再次与液态有机工质换热。如此，热网循环水形成循环。

第二机组低压缸排汽冷凝成第二机组凝结水从第二机组热网凝汽器8排出至第二有机工质低温蒸发器17，第一机组低压缸排汽冷凝成第一机组凝结水从第一机组热网凝汽器9排出，经过具有第二阀45的管路送至第一有机工质低温蒸发器16。蒸汽螺杆膨胀机5的排汽在尖峰加热器10中冷凝后的凝结水从尖峰加热器10排出，经过具有第六阀44的管路送至第一有机工质低温蒸发器16。

上述加热后的液态有机工质分成分成两部分。一部分加热后的液态有机工质经过具有第七阀35的管路进入第二有机工质低温蒸发器17与第二机组凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第二机组气态有机工质，同时第二机组凝结水被降温。另一部分加热后的液态有机工质经过具有第七阀35和第八阀50的管路进入第一有机工质低温蒸发器16与混合的第一机组凝结水和蒸汽螺杆膨胀机的排汽冷凝后的凝结水换热，加热后的液态有机工质被加热形成第一机组气态有机工质，同时第一机组凝结水和蒸汽螺杆膨胀机的排汽冷凝后的凝结水被降温，由于是采用第一机组连接的低温蒸发器，故统称为“冷却的第一机组凝结水”。综上，上述加热后的液态有机工质吸收了第二机组凝结水和第一机组凝结水、蒸汽螺杆膨胀机的排汽在尖峰加热器中冷凝后的凝结水的热量而形成气态有机工质。

第一机组气态有机工质和第二组气态有机工质混合进入有机工质螺杆膨胀机4作功，经有机工质侧减速装置拖动发电机发电。有机工质螺杆膨胀机4的排汽和冷却水进入有机工质冷凝器14中，有机工质螺杆膨胀机4的排汽与冷却水换热，形成用于与上述热网循环回水换热的液态有机工质，被加热的冷却水进入有机工质侧冷却水散热塔21散热后循环使用。如此，形成了有机工质朗肯循环。

另外，冷却的第一机组凝结水经第一机组精处理装置27处理，净化水质。同时，第二机组凝结水与加热后的液态有机工质换热形成的冷却的第二机组凝结水经第二机组精处理装置28处理，净化水质。

此外，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽和冷却水进入排汽换热器15换热，形成凝结水进入第一机组热井24，被加热的冷却水进入蒸汽侧冷却水散热塔46散热后循环使用。当然，在本发明的其他实施例中，可以关闭第四阀32而让蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽全部进入尖峰加热器10。即，蒸汽螺杆膨胀机5排出的蒸汽可部分地或全部的用于与热网循环水换热。

本实施例相比于实施例一，除去除了有机工质中温蒸发器18和有机工质高温蒸发器19的多级换热的效果外，实施例一所具有的其他有益效果，本实施例均具备。本发明中，阀门的序号仅用于区分不同位置的阀门，并不代表其前后的位置关系，也不代表其重要程度，本发明的各个实施例可以根据需要选择保留和去掉其中的任意阀门。

综合上述3个实施例可知，本发明的重点之一在于至少有一个能够高背压运行的机组，在该机组处于高背压运行时，热网循环回水与液态有机工质换热，形成降温后的热网循环回水和加热后的液态有机工质；降温后的热网循环回水与高背压运行的机组的低压缸排汽换热，高背压运行的机组的低压缸排汽冷凝成凝结水；加热后的液态有机工质吸收凝结水的热量而形成气态有机工质，气态有机工质作功(发电)后被冷凝成用于与热网循环回水换热的液态有机工质。如此形成有机朗肯循环。可选地，凝结水可以经过精处理装置处理。并且可选地包括两种供热模式，第一供热模式中：高背压运行的机组的中压缸排汽全部进入该机组的低压缸，气态有机工质与凝结水换热后形成的加热的气态有机工质直接用于作功发电，降温后的热网循环回水与低压缸排汽换热后直接用于供热；第二供热模式中：高背压运行的机组的中压缸排汽一部分进入该机组的低压缸，另一部分进入蒸汽作功设备作功(发电)，降温后的热网循环回水依次与低压缸排汽和蒸汽作功设备排汽换热后直接用于供热，蒸汽作功设备排汽冷凝后的凝结水和加热的气态有机工质换热，形成二级加热的气态有机工质来用于作功(发电)，冷却的凝结水用于与加热后的液态有机工质换热。可理解，如仅采用一个高背压运行的机组，可以保留实施例一至三中的第一机组以及与其相关联的设备，参照图13，具体连接关系在实施例一至三中已经描述清楚，故不再赘述。而上述3个实施例是在此基础上，引进了两个能够高背压运行的机组做更多供热方式的改变，当然，本发明不局限于一个或两个高背压运行的机组，可以是任意数量。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。